(57)【要約】【課題】  反射鏡の光源ランプが破裂しても、破片が前方に飛び散るのを防止でき、しかも軽量化、薄型化を図ることが可能な前面保護ガラス、及びそれを使用した反射鏡を提供することを技術的課題とする。【解決手段】  この前面保護ガラス１０は、２枚のガラス板１１、１１の間に耐熱性透明フィルム１２を熱圧着して作製されたものである。各ガラス板１１、１１は、無アルカリガラス板（日本電気硝子株式会社製ＯＡ−１０）からなり、６０×６５×１．１ｍｍの寸法を有している。また耐熱性透明フィルム１２は、ＴＨＶフィルム（フッ化ビニリデン４０質量％、テトラフルオロエチレン４０質量％、ヘキサフルオロプロピレン２０質量％の共重合体からなるフィルム）であり、厚みが６００μｍである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面側に凹面を有し、前記凹面に反射膜が形成された反射鏡に取り付けられる反射鏡用前面保護ガラスであって、１枚又は複数枚のガラス板の透光面に耐熱性透明フィルムが接着してなることを特徴とする反射鏡用前面保護ガラス。
【請求項２】
ガラス板は、３０〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数が、５〜６０×１０-7／℃であることを特徴とする請求項１記載の反射鏡用前面保護ガラス。
【請求項３】
ガラス板は、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、無アルカリガラス、透明結晶化ガラスの群から選択された１者又は２者以上から形成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射鏡用前面保護ガラス。
【請求項４】
ガラス板が１枚使用され、その厚みが０．５〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の反射鏡用前面保護ガラス。
【請求項５】
ガラス板が２枚使用され、その厚みが０．１〜３ｍｍであり、各ガラス板の間に耐熱性透明フィルムが接着してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の反射鏡用前面保護ガラス板。
【請求項６】
ガラス板は、透光面が無研磨であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の反射鏡用前面保護ガラス。
【請求項７】
耐熱性透明フィルムは、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂の群から選択された１者又は２者以上のフィルムから形成されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の反射鏡用前面保護ガラス。
【請求項８】
フッ素樹脂フィルムが、フッ化ビニリデン２０〜５０質量％、テトラフルオロエチレン２０〜６０質量％、ヘキサフルオロプロピレン５〜３０質量％の共重合体から形成されてなることを特徴とする請求項７に記載の反射鏡用前面保護ガラス。
【請求項９】
耐熱性透明フィルムは、厚みが５〜２０００μｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の反射鏡用前面保護ガラス。
【請求項１０】
片面又は両面に、反射防止膜が形成されてなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の反射鏡用前面保護ガラス。
【請求項１１】
前面側に凹面を有し、前記凹面に反射膜が形成された反射鏡であって、その前面部に、１枚又は複数枚のガラス板の透光面に耐熱性透明フィルムが接着した前面保護ガラスが取り付けられてなることを特徴とする反射鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクター、オーバーヘッドプロジェクター、及び映写機等の投影機器、一般照明やスポットライト等を得るための照明機器、及びその他の機器に使用される反射鏡に取り付ける前面保護ガラスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投影機器や照明機器に使用される反射鏡は、その前面側に回転放物面や回転楕円面をなす凹面を有し、その凹面に多層反射膜（例えばＳｉＯ2膜とＴｉＯ2膜が交互に２５〜５０層積層された多層膜）がスパッタリングや真空蒸着で形成されている。反射鏡の中央部には光源ランプが取り付けられ、凹面は光源ランプから発せられた光の反射面となる。
【０００３】
光源ランプは、長時間の使用によって応力集中が発生したり、異常放電が起こることによって破裂し、周囲の部材を損傷させる虞れがある。そのため、反射鏡の前面部には、前面保護ガラスが封止され、これによって光源ランプが破裂した時でも、その破片が前方に飛び散らないようにしている。
【０００４】
投影機器や照明機器には強い可視光が要求されるため、光源ランプとしては、超高圧水銀ランプ、アークメタルハライドランプ、ハロゲンランプ等が一般に使用される。この種の光源ランプからは可視光だけでなく赤外光も放射されるため、前面保護ガラスは高温で加熱されることになる。
【０００５】
そのため前面保護ガラスには、耐熱性と耐熱衝撃性に優れていることが要求され、従来より低膨張のホウケイ酸ガラスが使用されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平７−２８８１０８号公報
【特許文献２】特開平２００１−１７６３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、投影される像をより明るくするため、使用する光源ランプの高輝度化、すなわち高ワット化が進められ、それに伴って光源ランプの発熱量が増大している。そのため光源ランプの内部圧力が上昇し、これに伴って光源ランプの破裂頻度が増えると同時に、破裂時の衝撃が大きくなっている。そのため前面保護ガラスを使用しても、光源ランプが破裂した時の破片によって前面保護ガラスも破裂し、これらの破片が前方に飛び散ることがあり、前面保護ガラスとしての機能を十分に果たすことができなくなってきている。
【０００７】
また従来より使用されている前面保護ガラスの厚みは約５ｍｍであり、その厚みを大きくしたり、複数枚重ねて使用することによって破損を防止することも試みられているが、これらの対策は、投影機器や照明機器を重量化したり、大型化することになるため実用的ではない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、反射鏡の光源ランプが破裂しても、その破片が前方に飛び散るのを防止でき、しかも軽量化、薄型化を図ることが可能な前面保護ガラス、及びそれを使用した反射鏡を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記技術的課題を解決するためになされた本発明の反射鏡用前面保護ガラスは、前面側に凹面を有し、前記凹面に反射膜が形成された反射鏡に取り付けられる反射鏡用前面保護ガラスであって、１枚又は複数枚のガラス板の透光面に耐熱性透明フィルムが接着してなることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の反射鏡は、前面側に凹面を有し、前記凹面に反射膜が形成された反射鏡であって、その前面部に、１枚又は複数枚のガラス板の透光面に耐熱性透明フィルムが接着した前面保護ガラスが取り付けられてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の反射鏡用前面保護ガラスは、１枚又は複数枚のガラス板の透光面に耐熱性透明フィルムが接着してなるため、これを取り付けた反射鏡の光源ランプが破裂し、その破片が前面保護ガラスに衝突し、割れても、耐熱性透明フィルムにガラス板の破片が接着するため、ガラス板の破片が前方に飛び散ることがない。そのため前面保護ガラスの厚みを小さくし、軽量化、薄肉化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の反射鏡用前面保護ガラスは、１枚又は複数枚のガラス板の透光面に耐熱性透明フィルムが接着した構造を有する。ガラス板を１枚使用する場合は、強度の点から、その厚みを０．５〜５ｍｍにすることが望ましいが、ガラス板を複数枚使用する場合は、厚み０．１〜３ｍｍのガラス板を使用すれば良い。しかしながらガラス板を多く使用するほど、前面保護ガラスの重量が大きくなり、また生産コストが上昇するため、２〜４枚が適当であり、２枚が最適である。
【００１３】
また本発明で使用するガラス板としては、３０〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数が、５〜６０×１０-7／℃のホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、無アルカリガラス、透明結晶化ガラスなどが使用可能である。ガラスの平均熱膨張係数が５〜６０×１０-7／℃（好ましくは１０〜５０×１０-7／℃）であると、耐熱性に優れ、またその表面に反射防止膜を形成しやすい。特に無アルカリガラスは、平均熱膨張係数が、３０〜４０×１０-7／℃であり、またアルカリ金属酸化物（Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ）を実質的に含有せず、耐候性に優れているため好ましい。
【００１４】
ガラス板は、ダウンドロー法やフロート法で成形されたものであると、無研磨でありながら表面粗さ（Ｒａ）を小さくすることができるため好ましい。つまりガラス板を研磨すると、表面に無数の研磨傷が形成され、機械的衝撃を受けた時、破損しやすくなるからである。特にオーバーフローダウンドロー法で成形したガラス板は、無研磨で、表面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下となるため好ましい。
【００１５】
ガラス板の可視光透過率が低いと、光源ランプから放射された光が前面保護ガラス板を通過し難くなり、輝度が低下する。そのためガラス板は、４２０〜７２０ｎｍの波長域で９５％以上の透過率を有することが好ましい。より好ましい透過率は、９７％以上である。
【００１６】
また本発明で使用する耐熱性透明フィルムは、１００℃程度の温度で熱処理しても劣化しない透明フィルムであれば、いずれも使用できる。耐熱性透明フィルムは、接着剤を用いてガラス板に接着しても良いが、作業性を考慮すると、ガラス板に圧着することが好ましいため、圧着が可能なフィルムが適している。尚、本発明において、接着の定義には、圧着も含まれる。
【００１７】
耐熱性透明フィルムとしては、フッ素樹脂フィルム、シリコン樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルムが適している。耐熱性透明フィルムの厚みは、使用するガラス板の材質や厚みなどによって変動するが、５〜２０００μｍ（好ましくは１００〜１０００μｍ）であることが望ましい。
【００１８】
フッ素樹脂の化学構造は、高重合度、フッ素原子による炭素鎖の被覆によるバリア形成、炭素原子間及び炭素原子−フッ素原子間の強力な原子結合等の特徴があり、他の樹脂に比べて化学的安定性が高い。そのためガラス表面に反射防止膜を成膜する際、アルカリや酸で洗浄しても変質しにくいという利点がある。特に水素原子を組成内に含むものは、機械的強度が高いため好適である。
【００１９】
フッ素樹脂フィルムとしては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（四フッ化エチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）等が使用できる。常用の耐熱温度は、ＰＴＦＥが２６０℃、ＰＦＡが２６０℃、ＦＥＰが２００℃、ＰＣＴＦＥが１８０℃、ＥＴＦＥが１５０℃、ＰＶＤＦが１３０℃、ＰＶＦが１００℃である。また引張強度は、ＰＴＦＥが４ｋｇ／ｍｍ2、ＰＦＡが３．８ｋｇ／ｍｍ2、ＦＥＰが３．５ｋｇ／ｍｍ2、ＰＣＴＦＥが４ｋｇ／ｍｍ2、ＥＴＦＥが７ｋｇ／ｍｍ2、ＰＶＤＦが４ｋｇ／ｍｍ2、ＰＶＦが４．５ｋｇ／ｍｍ2である。また透明性は、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＣＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦ、ＰＴＦＥの順に高い。
【００２０】
フッ素樹脂の中でも、フッ化ビニリデン２０〜５０質量％、テトラフルオロエチレン２０〜６０質量％、ヘキサフルオロプロピレン５〜３０質量％の共重合体からなるＴＨＶフィルムは、透明性が高く、柔軟で耐衝撃性に優れ、また融点が低く、ガラス板に熱圧着しやすいため最適である。
【００２１】
また本発明の前面保護ガラスは、その片面又は両面に反射防止膜を形成すると、光源ランプの光が前面保護ガラスの表面で反射するのを抑えることができ、光が効率良く通過するため好ましい。反射防止膜としては、高屈折率層と低屈折率層を交互に３〜１０層積層し、３０〜５０×１０-7／℃の熱膨張係数（３０〜３８０℃の温度域）を有するものが適している。高屈折率層としては、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5等の膜が適している。低屈折率層としては、ＳｉＯ2、ＭｇＦ2等の膜が適している。特に成膜性及び耐熱性に優れ、かつ安価であるという理由から、ＴｉＯ2（及び／又はＮｂ2Ｏ5）とＳｉＯ2の交互層からなる膜が好適である。また成膜法としては、スパッタリング法や真空蒸着法が使用できる。さらに反射防止膜の成膜は、ガラス板に耐熱性透明フィルムを接着する前に行っても良いし、ガラス板に耐熱性透明フィルムを接着した後に行っても良い。
【００２２】
また本発明の前面保護ガラス板を取り付ける反射鏡の基材は、３０〜３８０℃の温度域で、５〜６０×１０-7／℃の熱膨張係数を有するガラス又は結晶化ガラスを使用すると、膜剥がれが少なく、優れた耐熱衝撃性が得られるため好ましい。すなわち熱膨張係数が５×１０-7／℃より小さいと、反射膜の熱膨張係数との差が大きくなり、膜剥がれが発生しやすくなり、６０×１０-7／℃より大きいと、急激な温度変化に曝されるとガラスが破損しやすくなるからである。好ましい熱膨張係数は、１０〜５０×１０-7／℃、さらには１２〜４８×１０-7／℃である。鏡基材は、６００℃以上の歪点を有するガラスから作製すると、優れた耐熱性が得られるため好ましい。この鏡基材は、プレス成形法で略円椀形状に成形される。成形した後、鏡基材の凹面の表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以上であると、光が乱反射するため好ましくない。従って、その場合には、表面を研磨して表面粗さ（Ｒａ）を０．０５μｍ未満（好ましくは０．０３μｍ以下）にすることが要求される。
【００２３】
反射鏡の凹面には、多層の反射膜が形成されているため、光源ランプから放射された光が、効率良く前方に反射され、これによって高輝度の投影機器や照明機器を得ることが可能となる。反射膜としては、高屈折率層と低屈折率層を交互に２５〜５０層積層し、３０〜５０×１０-7／℃の熱膨張係数（３０〜３８０℃の温度域）を有するものが適している。高屈折率層としては、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5等の膜が適している。低屈折率層としては、ＳｉＯ2、ＭｇＦ2等の膜が適している。成膜性及び耐熱性に優れ、かつ安価であるという理由から、ＴｉＯ2とＳｉＯ2の交互層からなる膜が好適である。また成膜法としては、スパッタリング法や真空蒸着法が使用できる。
【００２４】
本発明の前面保護ガラスの製造方法としては、主に３通りの方法がある。
【００２５】
一つ目の方法は、まず２枚の透明なガラス板を準備し、これらの間に耐熱性透明フィルムを挟み込むことによって積層体を作製した後、これを水平方向に配置し、その上部に所定の重量の錘を載置してから、電気炉に入れ、１５０〜２５０℃の温度で１〜５時間焼成することによって、ガラス板に耐熱性透明フィルムを熱圧着する方法である。
【００２６】
二つ目の方法は、上記の積層体を真空槽に入れ、圧力が１×１０-5ｔｏｒｒになってから、２００℃に昇温することによって、ガラス板に耐熱性透明フィルムを圧着させる方法である。
【００２７】
三つ目の方法は、２枚のガラス板の間に接着剤を使用して耐熱性透明フィルムを接着する方法である。ここで使用する接着剤は、耐熱性や耐候性に優れている必要があり、具体的には、エポキシ系、ポリイミド系等の熱硬化性樹脂やポリエステル系、アクリル系の接着剤が好ましい。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例に基づいて本発明の前面保護ガラスを説明する。
【００２９】
図１は、本発明の前面保護ガラス１０を示す概略縦断面図である。
【００３０】
この前面保護ガラス１０は、２枚のガラス板１１、１１の間に耐熱性透明フィルム１２を熱圧着して作製されたものである。各ガラス板１１、１１は、無アルカリガラス板（日本電気硝子株式会社製ＯＡ−１０）からなり、６０×６５×１．１ｍｍの寸法を有している。また耐熱性透明フィルム１２は、ＴＨＶフィルム（フッ化ビニリデン４０質量％、テトラフルオロエチレン４０質量％、ヘキサフルオロプロピレン２０質量％の共重合体からなるフィルム）であり、厚みが６００μｍである。
【００３１】
また、この各ガラス板１１、１１の外側の面には、反射防止膜１３、１３が形成されている。これによって、光源ランプから放射される光が、保護ガラス板１０の表面で反射するのを抑えることができ、高輝度の投影機器や照明機器が得られることになる。
【００３２】
この保護ガラス板１０は、次のようにして作製した。まず２枚のガラス板１１、１１の間に耐熱性透明フィルム１２を挟み込むことによって積層体を作製した後、それを電気炉中で水平方向に置き、２００℃に加熱しながら、０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力をかけて熱圧着した。その後、各ガラス板１１、１１の外側の面に、ガラス側から、ＴｉＯ2（１５ｎｍ）、ＳｉＯ2（２５ｎｍ）、Ｎｂ2Ｏ5（１１０ｎｍ）、ＳｉＯ2（８５ｎｍ）の４層膜を真空蒸着法で成膜することによって反射防止膜１３、１３を形成した。
【００３３】
こうして作製した前面保護ガラス板１０を落下強度試験に供した。この試験は、先の丸い円錐形の錘（重さ２００ｇ）を前面保護ガラス板１０に落下させることによって行った。落下高さを１０ｃｍからスタートし、１０ｃｍ刻みで高くしていったところ、６０ｃｍの高さでガラス板１１、１１が破損したが、その破片が飛散することはなかった。また従来より前面保護ガラスとして使用されている低膨張ホウケイ酸ガラス板（厚さ５ｍｍ）を同様の落下強度試験に供したところ、６０ｃｍの高さでガラス板が破損し、その破片が周囲に飛散した。
【００３４】
図２は、本発明の前面保護ガラス板を備えた反射鏡を使用した光源装置を示す説明図である。図示の光源装置において、反射鏡１４は、前面を曲面で構成される凹面とする形状の鏡基材１４ａと、その凹面に多層に形成された反射膜１４ｂから構成されている。この反射鏡１４の前面部には、図１の前面保護ガラス１０が低融点ガラスフリット（図示省略）で封着されている。また鏡基材１４ａは、その背面側に、ランプ取り付け孔１４ｃを規定する支持筒部１４ｄを備えている。
【００３５】
ランプ取り付け孔１４ｃには、光源ランプとしてショートアーク型高圧水銀放電ランプ１５が装着されている。高圧水銀放電ランプ１５は、石英ガラスからなる略球状体の放電容器１５ａを有している。放電容器１５ａの内部には、一対の電極、つまり陽極１５ｂと陰極１５ｃが対向配置されている。また放電容器１５ａの内部には、水銀と希ガスが封入されている。
【００３６】
放電容器１５ａの両端には、封止部１５ｄが一体に連結されている。封止部１５ｄは、放電容器１５ａの両端から伸びる石英ガラスのパイプ体を溶融状態にして内部を減圧にする方法、つまりシュリンクシール法により形成されるものである。封止部１５ｄの内部には電極１５ｂ、１５ｃと外部リード１５ｅとを電気的に接続するモリブデン箔（図示省略）が埋設されている。
【００３７】
高圧水銀放電ランプ１５の軸線は、鏡基材１４ａの光軸と一致し、且つ、点灯時に電極１５ｂ、１５ｃ間に形成されるアーク輝点が鏡基材１４ａの第１焦点に位置した状態で、支持筒部１４ｄに充填された接着剤１６により鏡基材１４ａに固定されている。
【００３８】
この光源装置を故意に過入力して高圧水銀放電ランプ１５の破裂を起こしたところ、前面保護ガラス１０にひび割れが発生したが、ガラス板１１、１１は耐熱性透明フィルム１２に接着しており、破片が前方に飛散することはなかった。
【００３９】
一方、上記前面保護ガラス板に代えて、従来の低膨張ホウケイ酸ガラス（厚さ５ｍｍ）を前面保護ガラスとして使用した光源装置を作製し、故意に過入力して高圧水銀放電ランプの破裂を起こしたところ、前面保護ガラスが割れ、その破片が前方に飛散した。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の前面保護ガラスは、液晶プロジェクター、オーバーヘッドプロジェクター、及び映写機等の投影機器、一般照明やスポットライト等を得るための照明機器、及びその他の機器に使用する反射鏡の前面保護ガラスとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の前面保護ガラスを示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の前面保護ガラス板を取り付けた反射鏡を使用した光源装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  前面保護ガラス
１１  ガラス板
１２  耐熱性透明フィルム
１３  反射防止膜
１４  反射鏡
１４ａ  反射鏡基材
１４ｂ  反射膜
１５  高圧水銀放電ランプ
１６  接着剤
【図１】
2005129265.tif 000003
【図２】
2005129265.tif 000004